Steigerung des Leichtbaupotentials von carbonfaserverstärkten Kunststoffen durch z-Verstärkungen

Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung des Landes Rheinland-Pfalz und der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). Es erforscht Grundlagen für zukünftige Anwendungen von Verbundwerkstoffen, die z.B. für die Mobilität der Zukunft, die Bereiche Energie, Klima und Umwelt, die Produktionstechnologie sowie für das Gesundheitswesen von großer Bedeutung sind.

Zum nächstmöglichen Termin schreiben wir folgende studentische Arbeit aus:

Experimentelle Diplom- oder Masterarbeit ggf. auch Studien- oder Bachelorarbeit „Steigerung des Leichtbaupotentials von carbonfaserverstärkten Kunststoffen durch z-Verstärkungen“

Faserverbundwerkstoffe besitzen bei sehr geringer Dichte hervorragende strukturmechanische Eigenschaften. Sie ermöglichen erhebliche Einsparung von Ressourcen und entscheidende Beiträge zum European Green Deal. Carbonfaserverstärkte Strukturen zeigen seit Jahren ein zweistelliges Marktwachstum. Durch einen laminaren Aufbau, wie er typischerweise in der Luft- und Raumfahrt, aber auch für andere Anwendungen zum Einsatz kommt, sind bspw. Zug- und Druckeigenschaften in der x/y-Ebene des Laminates, in der die Fasern orientiert sind, exzellent. Allerdings besteht eine Herausforderung bei Belastungen senkrecht zur Laminatebene, d.h. in z-Richtung, weil in dieser Richtung keine Faserverstärkung vorliegt. Eine mögliche Lösung besteht in der Einbringung von Fasern in z-Richtung dergestalt, dass negative Auswirkungen auf die sehr guten Eigenschaften in der Ebene möglichst vermieden werden. Dies könnte das Leichtbaupotential dieser Werkstoffklasse noch einmal erheblich steigern und wichtige Beiträge für die Klimaziele erbringen.

In Ihrer Arbeit fertigen Sie carbonfaserverstärkte Platten an und untersuchen systematisch relevante mechanische Eigenschaften (Zug, Druck und Rissöffnungswiderstand) für herkömmliche und neue Aufbauten. Bei den neuen Aufbauten bringen Sie an bestimmten Positionen gezielt Fasern in z-Richtung ein. Mithilfe von Schliffbildern, mikroskopischen Untersuchungen und digitalen Verfahren der Bildauswertung analysieren Sie die z- Fasereinbringung und Orientierung sowohl im modifizierten Ausgangsmaterial wie auch an zerstörend geprüften Proben. Das Ziel Ihrer Arbeit besteht in der Korrelation des in z-Richtung eingebrachten Faservolumenanteils und der Art der Diskretisierung dieser z-Verstärkung mit dem daraus resultierenden strukturmechanischen Potential.

Die durchzuführenden Punkte Ihrer Arbeit sind:

• Kurze Literaturrecherche zur z-Verstärkung
• Konzeption der Versuche und Herstellung von Platten mit und ohne z-Faserverstärkung
• Durchführung von zerstörenden Prüfungen zur Ermittlung von Festigkeit und Rissöffnungswiderstand
• sowie von Analysen der unzerstörten und zerstörten Proben
• Auswertung der Versuche und Ergebnisinterpretation
• Dokumentation

Ihr Profil:

Studium mit naturwissenschaftlichem Hintergrund
(z. B., Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Physik)
Strukturierte Arbeitsweise, Neugier, Freude am experimentellen Arbeiten
mit neuen Werkstoffen für spannende Zukunftsanwendungen

Kontakt:

Rolf Walter, Ulf Breuer
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Telefon: 0631 2017-102
E-Mail: rolf.walter@ivw.uni-kl.de
E-Mail: ulf.breuer@ivw.uni-kl.de